JP2017035300A - 超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、超音波観測装置の作動プログラム及び超音波観測システム - Google Patents

Abstract

【課題】ラジアル型の超音波内視鏡を用いた超音波観測システムにおいて、術者が所望の領域の画像を表示させる操作を行う場合にフレームレートを低下させず、かつ術者の負担を軽減する。【解決手段】超音波観測装置は、観測対象へ複数の音線方向に沿って放射状に超音波を送信し、観測対象で反射された超音波を受信するラジアル型の超音波振動子が受信した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、超音波画像に対する描出領域の入力操作に基づく信号を受け付ける入力部と、その信号に応じて描出領域を設定する描出領域設定部と、設定された描出領域の輪郭線と画像生成部が生成した超音波画像上における超音波振動子の位置である振動子位置との距離であって、振動子位置を中心とする所定の半径方向の距離を算出する距離算出部と、距離算出部が算出した距離に基づいて、超音波振動子の駆動を制御する制御部と、を備えた。【選択図】図１

Description

本発明は、超音波を用いて観測対象の組織を観測する超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、超音波観測装置の作動プログラム及び超音波観測システムに関する。

従来、複数の音線方向に沿って放射状に配置された複数の素子を有する超音波振動子を備えたラジアル型の超音波内視鏡が知られている。ラジアル型の超音波内視鏡を用いた超音波観測システムでは、周回方向に沿って各素子に順次信号を印加して超音波を被検体へ送信し、被検体で反射された超音波エコーを受信する。通常のラジアル型の超音波内視鏡では、各音線方向に同一の信号を印加し、超音波振動子を中心として各音線方向の同じ深度まで観測するため、円環状の超音波画像を得ることができる。さらに、ラジアル型の超音波内視鏡を用いた超音波観測システムでは、得られた超音波画像に対して術者がスクロール操作を入力し、円環状の超音波画像の所望の領域の画像を表示させる技術が知られている。

また、ラジアル型の超音波内視鏡を用いた超音波観測システムにおいて、音線方向ごとに異なる信号を印加する技術が知られている。特許文献１では、音線方向ごとに超音波内視鏡が観測する深度を変えることにより、超音波画像のフレームレートを向上させる技術が開示されている。

特開２０１４−１３２９４９号公報

ところで、術者が上述したスクロール操作によって、より深度が深い部位を観察する場合、術者は手動で超音波内視鏡が観察する深度を変更する必要があり、術者に負担がかかっていた。さらに、深度を深く設定したまま深度の浅い部位を観察すると、設定を変更する前より超音波画像のフレームレートが低下してしまう。しかしながら、観察する部位を変更するたびに、深度の設定を変更することは、術者にとって大きな負担となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ラジアル型の超音波内視鏡を用いた超音波観測システムにおいて、術者が所望の領域の画像を表示させる操作を行う場合にフレームレートの低下を抑制し、かつ術者の負担を軽減することができる超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、超音波観測装置の作動プログラム及び超音波観測システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、観測対象へ複数の音線方向に沿って放射状に超音波を送信し、前記観測対象で反射された前記超音波を受信するラジアル型の超音波振動子が受信した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、前記超音波画像に対する描出領域の入力操作に基づく信号を受け付ける入力部と、前記入力部が受け付けた前記信号に応じて前記描出領域を設定する描出領域設定部と、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域の輪郭線と前記画像生成部が生成した前記超音波画像上における前記超音波振動子の位置である振動子位置との距離であって、前記振動子位置を中心とする所定の半径方向の距離を算出する距離算出部と、前記距離算出部が算出した前記距離に基づいて、前記超音波振動子の駆動を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記距離算出部は、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域の前記輪郭線と前記振動子位置との前記音線方向ごとにおける距離を算出することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記距離算出部は、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域を複数の領域に分割し、分割した前記領域ごとに代表する前記半径方向において、前記輪郭線と前記振動子位置との距離を算出することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記距離算出部は、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域を、前記振動子位置を中心として各々が等しい所定の中心角を有する複数の分割領域に分割し、前記分割領域ごとに代表する前記半径方向において、前記輪郭線と前記振動子位置との距離を算出することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記制御部は、前記距離算出部が算出した前記距離に基づいて、前記超音波振動子が送信する前記超音波のパルス繰り返し周波数を変更することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記制御部は、前記距離算出部が算出した前記距離が小さいほど、前記超音波振動子が送信する前記超音波のパルス繰り返し周波数を大きくするように制御することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記制御部は、前記距離算出部が算出した前記距離に基づいて前記超音波振動子が送信する前記超音波の周波数を変更することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記制御部は、前記距離算出部が算出した前記距離が小さいほど、前記超音波振動子が送信する前記超音波の周波数を高くすることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記入力操作は、前記描出領域をスクロールするスクロール操作であることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記超音波振動子は、前記超音波振動子の中心を介して対向する２方向に同時に前記超音波を送信することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置は、前記制御部は、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域に対応する前記超音波画像のデータ信号を表示装置に出力することを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置の作動方法は、超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、画像生成部が、観測対象へ放射状に超音波を送信し、前記観測対象で反射された前記超音波を受信するラジアル型の超音波振動子が受信した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成ステップと、入力部が、前記超音波画像に対する所望の描出領域の入力操作に基づく信号を受け付ける入力ステップと、描出領域設定部が、前記入力部が受け付けた前記信号に応じて前記描出領域を設定する描出画像設定ステップと、距離算出部が、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域の輪郭線と前記画像生成部が生成した前記超音波画像上における前記超音波振動子の位置である振動子位置との前記振動子位置を中心とする半径方向の距離を算出する距離算出ステップと、制御部が、前記距離算出部が算出した前記距離に基づいて前記超音波振動子の駆動を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測装置の作動プログラムは、超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、画像生成部が、観測対象へ放射状に超音波を送信し、前記観測対象で反射された前記超音波を受信するラジアル型の超音波振動子が受信した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成手順と、入力部が、前記超音波画像に対する所望の描出領域の入力操作に基づく信号を受け付ける入力手順と、描出領域設定部が、前記入力部が受け付けた前記信号に応じて前記描出領域を設定する描出画像設定手順と、距離算出部が、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域の輪郭線と前記画像生成部が生成した前記超音波画像上における前記超音波振動子の位置である振動子位置との前記振動子位置を中心とする半径方向の距離を算出する距離算出手順と、制御部が、前記距離算出部が算出した前記距離に基づいて前記超音波振動子の駆動を制御する制御手順と、を前記超音波観測装置に実行させることを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測システムは、観測対象へ放射状に超音波を送信し、前記観測対象で反射された超音波を受信するラジアル型の超音波振動子と、前記超音波振動子が受信した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、前記画像生成部が生成した前記超音波画像を表示する表示装置と、前記超音波画像に対する所望の描出領域の入力操作に基づく信号を受け付ける入力部と、前記入力部が受け付けた前記信号に応じて前記描出領域を設定する描出領域設定部と、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域の輪郭線と前記画像生成部が生成した前記超音波画像上における前記超音波振動子の位置である振動子位置との前記振動子位置を中心とする半径方向の距離を算出する距離算出部と、前記距離算出部が算出した前記距離に基づいて前記超音波振動子の駆動を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明の一態様に係る超音波観測システムは、前記描出領域の輪郭線と前記表示装置の画面の輪郭とが一致することを特徴とする。

本発明によれば、ラジアル型の超音波内視鏡を用いた超音波観測システムにおいて、術者が所望の領域の画像を表示させる操作を行う場合にフレームレートの低下を抑制し、かつ術者の負担を軽減することができる超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、超音波観測装置の作動プログラム及び超音波観測システムを実現することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。 図３は、初期設定の状態における超音波振動子の観測方法を説明するための図である。 図４は、描出領域が変更された状態を説明するための図である。 図５は、実施の形態に係る超音波観測システムにおける距離算出の方法を説明するための図である。 図６は、図２のフローチャートにおける距離算出ステップのサブルーチンを示したフローチャートである。 図７は、実施の形態の変形例１に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図８は、実施の形態の変形例１に係る超音波観測システムにおける距離算出の方法を説明するための図である。 図９は、実施の形態の変形例１の距離算出ステップのサブルーチンを示したフローチャートである。 図１０は、実施の形態の変形例２に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。 図１１は、実施の形態の変形例２に係る超音波観測システムにおける距離算出の方法を説明するための図である。 図１２は、実施の形態の変形例２の距離算出ステップのサブルーチンを示したフローチャートである。

以下に、図面を参照して本発明に係る超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、超音波観測装置の作動プログラム及び超音波観測システムの実施の形態を説明する。なお、これらの実施の形態により本発明が限定されるものではない。本発明は、ラジアル型の超音波内視鏡を用いた超音波観測装置、超音波観測装置の作動方法、超音波観測装置の作動プログラム及び超音波観測システムの一般に適用することができる。

また、図面の記載において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。

（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。超音波観測システム１は、観測対象である被検体へ超音波を送信し、該被検体で反射された超音波を受信する超音波内視鏡２と、超音波内視鏡２が取得した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置３と、超音波観測装置３が生成した超音波画像を表示する表示装置４と、を備える。

超音波内視鏡２は、その先端部に、超音波観測装置３から受信した電気的なパルス信号を超音波パルス（音響パルス）に変換して被検体の観測対象へ照射するとともに、被検体で反射された超音波エコーを電圧変化で表現する電気的なエコー信号（超音波信号）に変換して出力する超音波振動子２１を有する。超音波振動子２１は、複数の音線方向に沿って放射状に超音波を送受信するラジアル型の振動子により実現される。超音波内視鏡２は、超音波振動子２１をメカ的に走査させるものであってもよいし、超音波振動子２１として複数の素子をアレイ状に設け、送受信にかかわる素子を電子的に切り替えたり、各素子の送受信に遅延をかけたりすることで、電子的に走査させるものであってもよい。

超音波内視鏡２は、通常は撮像光学系及び撮像素子を有しており、被検体の消化管（食道、胃、十二指腸、大腸）、又は呼吸器（気管・気管支）へ挿入され、消化管、呼吸器やその周囲臓器（膵臓、胆嚢、胆管、胆道、リンパ節、縦隔臓器、血管等）を撮像することが可能である。また、超音波内視鏡２は、撮像時に被検体へ照射する照明光を導くライトガイドを有する。このライトガイドは、先端部が超音波内視鏡２の被検体への挿入部の先端まで達している一方、基端部が照明光を発生する光源装置に接続されている。

超音波観測装置３は、送受信部３１と、信号処理部３２と、画像生成部３３と、フレームメモリ３４と、描出領域設定部３５と、距離算出部３６と、入力部３７と、制御部３８と、記憶部３９と、を備える。

送受信部３１は、超音波内視鏡２と電気的に接続され、所定の波形及び送信タイミングに基づいて高電圧パルスからなる送信信号（パルス信号）を超音波振動子２１へ送信するとともに、超音波振動子２１から電気的な受信信号であるエコー信号を受信してデジタルの高周波（ＲＦ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号のデータ（以下、ＲＦデータという）を生成、出力する。

送受信部３１が送信するパルス信号の周波数帯域は、超音波振動子２１におけるパルス信号の超音波パルスへの電気音響変換の線型応答周波数帯域をほぼカバーする広帯域にするとよい。

送受信部３１は、制御部３８が出力する各種制御信号を超音波内視鏡２に対して送信するとともに、超音波内視鏡２から識別用のＩＤを含む各種情報を受信して制御部３８へ送信する機能も有する。

信号処理部３２は、送受信部３１から受信したＲＦデータをもとにデジタルのＢモード用受信データを生成する。具体的には、信号処理部３２は、ＲＦデータに対してバンドパスフィルタ、包絡線検波、対数変換など公知の処理を施し、デジタルのＢモード用受信データを生成する。対数変換では、ＲＦデータを基準電圧Ｖｃで除した量の常用対数をとってデシベル値で表現する。信号処理部３２は、生成した１フレーム分のＢモード用受信データを、画像生成部３３へ出力する。信号処理部３２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）や各種演算回路等を用いて実現される。

画像生成部３３は、送受信部３１から受信したＲＦデータに基づいて画像データを生成する。画像生成部３３は、フレームメモリ３４に記憶されているＢモード用受信データに対して、スキャンコンバーター処理、ゲイン処理、コントラスト処理等の公知の技術を用いた信号処理を行うとともに、表示装置４における画像の表示レンジに応じて定まるデータステップ幅に応じたデータの間引き等を行うことによってＢモード画像データを生成する。スキャンコンバーター処理では、Ｂモード用受信データのスキャン方向を、超音波のスキャン方向から表示装置４の表示方向に変換する。Ｂモード画像は、色空間としてＲＧＢ表色系を採用した場合の変数であるＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の値を一致させたグレースケール画像である。なお、初期設定において、画像生成部３３が生成する画像は、表示装置４が表示可能な表示領域よりも大きい。換言すれば、表示装置４で表示されるＢモード画像は、画像生成部３３により生成されたＢモード画像の一部である。

画像生成部３３は、信号処理部３２からのＢモード用受信データに走査範囲を空間的に正しく表現できるよう並べ直す座標変換を施した後、Ｂモード用受信データ間の補間処理を施すことによってＢモード用受信データ間の空隙を埋め、Ｂモード画像データを生成する。

フレームメモリ３４は、例えばリングバッファを用いて実現され、信号処理部３２により生成された１フレームのＢモード用受信データを時系列に沿って記憶する。フレームメモリ３４は、複数のフレームのＢモード用受信データを時系列に沿って記憶するものであってもよい。この場合、フレームメモリ３４は、容量が不足すると（所定のフレーム数のＢモード受信データを記憶すると）、最も古いＢモード用受信データを最新のＢモード用受信データで上書きすることで、最新のＢモード受信用データを時系列順に所定フレーム数記憶する。

描出領域設定部３５は、入力部３７が受け付けた入力操作に応じて描出領域を設定する。入力操作は、例えばスクロール操作であり、描出領域設定部３５は、スクロール操作が入力されるたびに描出領域の設定を更新する。なお、本実施の形態における「スクロール」とは、二次元のＢモード画像を、その二次元平面上でスライドさせる動作である。また、入力操作は、所定のボタンを押すと直接所定の領域を描出領域として設定する操作であってもよく、スクロール操作に限られない。さらに、入力操作は、超音波画像を拡大又は縮小する操作を含んでいてもよい。

距離算出部３６は、描出領域設定部３５により設定された描出領域の輪郭線と画像生成部３３が生成した超音波画像上における超音波振動子２１の位置である振動子位置との距離であって、振動子位置を中心とする所定の半径方向の距離を算出する。距離算出部３６は、音線数算出部３６ａと、音線距離算出部３６ｂとを有する。音線数算出部３６ａは、音線方向の数である音線数を算出する。音線距離算出部３６ｂは、算出された音線数と同じ回数の演算処理を行い、各音線方向における描出領域の輪郭線と振動子位置との距離である音線距離を算出する。

入力部３７は、キーボード、ボタン、マウス、トラックボール、タッチパネル等のユーザインタフェースへの入力操作に基づく信号を受け付ける。入力部３７は、超音波画像に対する所望の描出領域の入力操作等を受け付ける。また、入力部３７は、スクロール操作を行うためのスクロールボタンへの入力操作に基づく信号を受け付けてもよい。

制御部３８は、超音波観測システム１の全体を制御する。制御部３８は、演算及び制御機能を有するＣＰＵや各種演算回路等を用いて実現される。制御部３８は、記憶部３９が記憶、格納する情報を記憶部３９から読み出し、超音波観測装置３の作動方法に関連した各種演算処理を実行することによって超音波観測装置３を統括して制御する。さらに、制御部３８は、距離算出部３６が算出した距離である音線距離に基づいて超音波振動子２１の駆動を制御する。また、制御部３８は、画像生成部３３が生成した超音波画像のデータ信号を表示装置４に出力する。このとき、描出領域の輪郭線と表示装置４の画面の輪郭とが一致することが好ましい。描出領域と表示装置４に表示される画像とが一致することにより、術者が描出領域を視覚的に認識しながらスクロール操作を行うことができるので、術者の操作性が向上する。なお、制御部３８を信号処理部３２、画像生成部３３、描出領域設定部３５及び距離算出部３６と共通のＣＰＵ等を用いて構成することも可能である。

記憶部３９は、超音波観測システム１を動作させるための各種プログラム、及び超音波観測システム１の動作に必要な各種パラメータ等を含むデータなどを記憶する。記憶部３９は、例えば、超音波振動子２１が観測する深度と超音波振動子２１が各音線方向に送信するパルス繰り返し周波数との対応関係を記憶している。

また、記憶部３９は、超音波観測システム１の作動方法を実行するための作動プログラムを含む各種プログラムを記憶する。作動プログラムは、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して広く流通させることも可能である。なお、上述した各種プログラムは、通信ネットワークを介してダウンロードすることによって取得することも可能である。ここでいう通信ネットワークは、例えば既存の公衆回線網、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などによって実現されるものであり、有線、無線を問わない。

以上の構成を有する記憶部３９は、各種プログラム等が予めインストールされたＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、及び各処理の演算パラメータやデータ等を記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を用いて実現される。

表示装置４は、映像ケーブルを介して超音波観測装置３が生成した超音波画像のデータ信号を受信して表示する。表示装置４は、液晶又は有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）等のモニタを用いて構成される。

図２は、本発明の実施の形態に係る超音波観測装置が行う処理の概要を示すフローチャートである。はじめに、超音波観測装置３は、超音波振動子２１を制御するための初期設定を行う（ステップＳ１０１）。具体的には、制御部３８は、記憶部３９から初期設定に用いる情報を読み出す。図３は、初期設定の状態における超音波振動子の観測方法を説明するための図である。超音波振動子２１の先端部には、ｎｓ本の音線が配設されており、音線数はｎｓである。初期設定の状態において、制御部３８は、超音波振動子２１が各音線方向において所定の同じ深度までを観測するための設定を行う。すなわち、初期設定において超音波振動子２１が観測する範囲は、図３の観測範囲Ｏ_１であり、距離Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３・・・Ｌ_ｎｓ−１、Ｌ_ｎｓは同じ長さである。この観測する深度は、図３に示すように、少なくとも描出領域である領域Ａ_１を含むように、記憶部３９から読み出した情報に基づいて設定される。また、この深度は、入力部３７が所定の入力操作を受け付けることにより、変更可能な構成としてもよい。

ここで、制御部３８は、入力部３７が、表示されているＢモード画像に対する描出領域の設定の入力操作（領域設定入力）として、例えばスクロール操作を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ１０２、入力ステップ）。ここで、制御部３８は、入力部３７が、表示されているＢモード画像に対するスクロール操作の入力を受け付けていない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、ステップＳ１０３に移行する。

続いて、制御部３８は、設定に応じて送受信部３１に制御信号を送信する。送受信部３１は、制御部３８からの制御信号に応じて超音波振動子２１にパルス信号を送信する（ステップＳ１０３、制御ステップ）。ここで、まだスクロール操作の入力を受け付けていない場合（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、初期設定の状態であるから、超音波振動子２１は、初期設定の深度を観測するために制御部３８が出力する制御信号に基づいて、図３の観測範囲Ｏ_１を観測する。

その後、送受信部３１は、超音波振動子２１による観測対象の測定結果としてのエコー信号を受信する。さらに、超音波振動子２１からエコー信号を受信すると、信号処理部３２及び画像生成部３３がＢモード画像データを生成する（ステップＳ１０４、画像生成ステップ）。ここでは初期設定であるから、図３の領域Ａ_１に対応する画像データが生成される。

さらに、制御部３８は、信号処理部３２及び画像生成部３３が生成した超音波画像のデータ信号を表示装置４に出力する（ステップＳ１０５）。その結果、表示装置４には、図３の領域Ａ_１に対応する超音波画像が表示される。

そして、制御部３８は、入力部３７が検査終了の指示入力を受け付けたか否かを判断する（ステップＳ１０６）。制御部３８は、入力部３７が検査終了の指示入力を受け付けたと判断した場合（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、制御を終了する。一方、制御部３８は、入力部３７が検査終了の指示入力を受け付けていないと判断した場合（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１０２に移行して超音波振動子２１の駆動制御を繰り返す。

ここで、ステップＳ１０２において、制御部３８が入力部３７に表示されているＢモード画像に対するスクロール操作が入力されたと判断した場合（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）について説明する。

まず、スクロール操作が入力されるまでの間、制御部３８は、初期設定による超音波振動子２１の駆動制御を繰り返しており、表示装置４には、図３の領域Ａ_１に対応する超音波画像が表示されている。図４は、描出領域が変更された状態を説明するための図である。図４に示すように、術者が表示装置４に表示される画像を領域Ａ_１から領域Ａ_２に変更するスクロール操作を入力部３７に入力したとする。すると、制御部３８は、入力部３７に表示されているＢモード画像に対するスクロール操作が入力されたと判断し（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、ステップＳ１０７に移行する。

続いて、制御部３８は、描出領域設定部３５に領域Ａ_２を描出領域として設定させる制御を行う（ステップＳ１０７、描出画像設定ステップ）。図５は、実施の形態に係る超音波観測システムにおける距離算出の方法を説明するための図である。図５の領域Ａ_２は、描出領域設定部３５により描出領域として設定される。

その後、制御部３８は、距離算出部３６に各音線方向における描出領域の輪郭線と画像生成部３３が生成した超音波画像上における超音波振動子２１の位置である振動子位置２１ａとの距離を算出させる制御を行う（ステップＳ１０８、距離算出ステップ）。

図６は、図２のフローチャートにおける距離算出ステップのサブルーチンを示したフローチャートである。はじめに、制御部３８は、音線数算出部３６ａに音線方向の数である音線数ｎｓを算出させる制御を行う（ステップＳ１０８ａ）。

続いて、制御部３８は、音線距離算出部３６ｂによる演算に用いる変数ｉをｉ＝１と設定する（ステップＳ１０８ｂ）。この変数ｉは、どの音線方向の音線距離を算出するかに対応する。

その後、制御部３８は、音線距離算出部３６ｂにｉ番目の音線方向の描出領域の輪郭線と振動子位置２１ａとの距離を算出させる（ステップＳ１０８ｃ）。ここではｉ＝１であるから、図５に示す１番目の音線距離Ｌｓ_１が算出される。

ここで、制御部３８は、音線距離算出部３６ｂの変数ｉをｉ＝ｉ＋１に置換する（ステップＳ１０８ｄ）。

さらに、制御部３８は、条件ｉ＞ｎｓが満たされるか否かを判定する（ステップ１０８ｅ）。この判定で条件が満たされない場合（ステップＳ１０８ｅ：Ｎｏ）、音線距離算出部３６ｂは、ｉ番目の音線距離の算出を繰り返す。そして、ステップＳ１０８ｅにおいて、条件ｉ＞ｎｓが満たされた場合（ステップＳ１０８ｅ：Ｙｅｓ）、音線距離算出部３６ｂは、算出した各音線距離を制御部３８に送信する。そして、このサブルーチンは終了する。従って、ｉ番目の音線距離を算出するステップがｎｓ回繰り返されることとなり、図５に示す音線距離Ｌｓ_１、Ｌｓ_２、Ｌｓ_３・・・Ｌｓ_ｎｓ−１、Ｌｓ_ｎｓが算出される。

図２のフローチャートに戻り、制御部３８は、設定（ここでは距離算出部３６が算出した各音線距離）に応じて送受信部３１に制御信号を送信する。送受信部３１は、制御部３８からの制御信号に応じて超音波振動子２１にパルス信号を送信する（ステップＳ１０３、制御ステップ）。

ここで、制御部３８は、超音波振動子２１が各音線方向で観測する深度が、算出された各音線方向の音線距離と一致するように制御を行う。すなわち、超音波振動子２１は、図５の領域Ａ_２に対応する領域を観測する。具体的には、制御部３８は、距離算出部３６が算出した音線距離に基づいて、超音波振動子２１が各音線方向に送信する超音波のパルス繰り返し周波数を変更する。パルス繰り返し周波数が大きい場合、超音波振動子２１は深度の浅い位置までしか観測できないが、パルス繰り返し周波数が小さい場合、超音波振動子２１はより深度の深い位置まで観測することができる。そのため、制御部３８は、距離算出部３６が算出した音線距離が小さいほど、超音波振動子２１が各音線方向に送信する超音波のパルス繰り返し周波数を大きくするように制御する。

続いて、送受信部３１が超音波振動子２１からエコー信号を受信し、信号処理部３２及び画像生成部３３がＢモード画像データを生成する（ステップＳ１０４、画像生成ステップ）。ここでは図５の領域Ａ_２に対応する画像データが生成される。

このように、超音波観測装置３では、スクロール操作に応じて、自動的に超音波振動子２１が観測する領域が設定される。そのため、術者は、スクロール操作によって、より深度が深い部位を観察する場合でも、手動で観測する深度の設定を変更する必要がない。さらに、超音波観測装置３は、各音線方向について、必要な深度のみを観察する構成であるから、各音線方向で一律の深度を観測する場合よりも、超音波画像のフレームレートの低下を抑制することができる。

以上説明した本発明の一実施の形態によれば、超音波観測装置３は、ラジアル型の超音波内視鏡を用いた超音波観測システムにおいて、術者が所望の領域の画像を表示させる操作を行う場合にフレームレートの低下を抑制し、かつ術者の負担を軽減することができる超音波観測装置である。

（変形例１）
次に、実施の形態の変形例１に係る超音波観測システムについて説明する。図７は、実施の形態の変形例１に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。図７に示すように、変形例１に係る超音波観測システム１Ａは、超音波観測装置３Ａの距離算出部３６Ａの構成を除いて、実施の形態の超音波観測システム１と同様の構成を有するので適宜説明を省略する。

距離算出部３６Ａは、領域数算出部３６Ａａと、領域代表距離算出部３６Ａｂとを有する。領域数算出部３６Ａａは、記憶部に予め記録された複数の領域又は術者により入力部３７に入力された複数の領域に描出領域を分割する。図８は、実施の形態の変形例１に係る超音波観測システムにおける距離算出の方法を説明するための図である。図８に示すように、領域数算出部３６Ａａは、描出領域である領域Ａ_２をｎｆ個の領域Ｆ_１、Ｆ_２、Ｆ_３・・・Ｆ_ｎｆ−１、Ｆ_ｎｆに分割する。領域数算出部３６Ａａは、分割した領域の数である領域数ｎｆを算出する。領域代表距離算出部３６Ａｂは、算出された領域数と同じ回数の演算処理を行い、各領域を代表する半径方向の距離である領域代表距離を算出する。

次に、超音波観測装置３Ａが行う処理について説明する。超音波観測装置３Ａが行う処理は、図２に示すフローチャートと同様であるが、距離算出ステップ（ステップＳ１０８）のサブルーチンにおける処理が異なっている。図９は、実施の形態の変形例１の距離算出ステップのサブルーチンを示したフローチャートである。距離算出ステップ（ステップＳ１０８Ａ）において、はじめに、制御部３８は、領域数算出部３６Ａａに領域数ｎｆを算出させる（ステップＳ１０８Ａａ）。

続いて、制御部３８は、領域代表距離算出部３６Ａｂによる演算に用いる変数ｉをｉ＝１と設定する（ステップＳ１０８Ａｂ）。

その後、制御部３８は、領域代表距離算出部３６Ａｂにｉ番目の領域を代表する領域代表距離を算出させる（ステップＳ１０８Ａｃ）。

ここで、制御部３８は、領域代表距離算出部３６Ａｂの変数ｉをｉ＝ｉ＋１に置換する（ステップＳ１０８Ａｄ）。

さらに、制御部３８は、条件ｉ＞ｎｆが満たされるか否かを判定する（ステップ１０８Ａｅ）。この判定で条件が満たされない場合（ステップＳ１０８Ａｅ：Ｎｏ）、領域代表距離算出部３６Ａｂは、ｉ番目の領域の領域代表距離の算出を繰り返す。そして、ステップＳ１０８Ａｅにおいて、条件ｉ＞ｎｆが満たされた場合（ステップＳ１０８Ａｅ：Ｙｅｓ）、領域代表距離算出部３６Ａｂは、算出した各領域の領域代表距離を制御部３８に送信する。そして、このサブルーチンは終了する。従って、ｉ番目の領域の領域代表距離を算出するステップがｎｆ回繰り返されることとなり、全ての領域の領域代表距離が算出される。

ここで、各領域の領域代表距離の算出方法を具体的に説明する。まず、領域代表距離算出部３６Ａｂは、領域代表距離を算出する領域において、振動子位置２１ａを中心とする半径方向から代表となる一方向（領域代表方向）を定める。この領域代表方向の定め方は特に限定されないが、図８に示すように、領域Ｆ_３における領域代表方向は、領域Ｆ_３の中心角を２等分する方向Ｗｆ_３であってよい。また、図８に示すように、領域Ｆ_３における代表方向は、領域Ｆ_３の領域代表距離が最大となる方向Ｗｆ_３ａであってもよい。そして、領域代表距離算出部３６Ａｂは、この方向Ｗｆ_３又は方向Ｗｆ_３ａの描出領域の輪郭線と振動子位置２１ａとの距離である領域代表距離Ｌｆ_３又は領域代表距離Ｌｆ_３ａを算出する。

その後、実施の形態の場合と同様に、制御部３８は、超音波振動子２１が各領域で観測する深度が、算出された各領域の領域代表距離と一致するように制御を行う。すなわち、制御部３８は、距離算出部３６Ａが算出した領域代表距離に基づいて超音波振動子２１が送信する超音波のパルス繰り返し周波数を変更する。すると、術者は、スクロール操作によって、より深度が深い部位を観察する場合でも、手動で深度を変更する必要がない。さらに、各領域について、必要な深度のみ観察する構成であるから、各領域で一律の深度を観測する場合よりも、超音波画像のフレームレートの低下を抑制することができる。

以上説明したように、実施の形態の変形例１に係る超音波観測装置３Ａは、ラジアル型の超音波内視鏡を用いた超音波観測システムにおいて、術者が所望の領域の画像を表示させる操作を行う場合にフレームレートの低下を抑制し、かつ術者の負担を軽減することができる超音波観測装置である。

（変形例２）
次に、実施の形態の変形例２に係る超音波観測システムについて説明する。図１０は、実施の形態の変形例２に係る超音波観測装置を備えた超音波観測システムの構成を示すブロック図である。図１０に示すように、変形例２に係る超音波観測システム１Ｂは、超音波観測装置３Ｂの距離算出部３６Ｂの構成を除いて、実施の形態の超音波観測システム１と同様の構成を有するので適宜説明を省略する。

距離算出部３６Ｂは、角度分割部３６Ｂａと、角度代表距離算出部３６Ｂｂとを有する。図１１は、実施の形態の変形例２に係る超音波観測システムにおける距離算出の方法を説明するための図である。角度分割部３６Ｂａは、描出領域である領域Ａ_２を、振動子位置２１ａを中心として各々が等しい所定の中心角Δθを有するｎｄ個の分割領域Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３・・・Ｄ_ｎｄ−１、Ｄ_ｎｄに分割する。この中心角Δθは、記憶部に予め記録された角度又は術者により入力部３７に入力された角度である。さらに、角度分割部３６Ｂａは、分割領域の数（分割領域数ｎｄ）を算出する。角度代表距離算出部３６Ｂｂは、算出された分割領域数と同じ回数の演算処理を行い、各分割領域を代表する半径方向の距離である角度代表距離を算出する。

次に、超音波観測装置３Ｂが行う処理について説明する。超音波観測装置３Ｂが行う処理は、図２に示すフローチャートと同様であるが、距離算出ステップ（ステップＳ１０８）のサブルーチンにおける処理が異なっている。図１２は、実施の形態の変形例２の距離算出ステップのサブルーチンを示したフローチャートである。距離算出ステップ（ステップＳ１０８Ｂ）において、はじめに、制御部３８は、角度分割部３６Ｂａに分割領域数を算出させる（ステップＳ１０８Ｂａ）。

続いて、制御部３８は、角度代表距離算出部３６Ｂｂによる演算に用いる変数ｉをｉ＝１と設定する（ステップＳ１０８Ｂｂ）。

その後、制御部３８は、角度代表距離算出部３６Ｂｂにｉ番目の分割領域を代表する角度代表距離を算出させる（ステップＳ１０８Ｂｃ）。

ここで、制御部３８は、角度代表距離算出部３６Ｂｂの変数ｉをｉ＝ｉ＋１に置換する（ステップＳ１０８Ｂｄ）。

さらに、制御部３８は、条件ｉ＞ｎｄが満たされるか否かを判定する（ステップ１０８Ｂｅ）。この判定で条件が満たされない場合（ステップＳ１０８Ｂｅ：Ｎｏ）、角度代表距離算出部３６Ｂｂは、ｉ番目の分割領域の角度代表距離の算出を繰り返す。そして、ステップＳ１０８Ｂｅにおいて、条件ｉ＞ｎｄが満たされた場合（ステップＳ１０８Ｂｅ：Ｙｅｓ）、角度代表距離算出部３６Ｂｂは、算出した各分割領域の角度代表距離を制御部３８に送信する。そして、このサブルーチンは終了する。従って、ｉ番目の分割領域の角度代表距離を算出するステップがｎｄ回繰り返されることとなり、全ての分割領域の角度代表距離が算出される。

ここで、各分割領域の角度代表距離の算出方法を具体的に説明する。まず、角度代表距離算出部３６Ｂｂは、角度代表距離を算出する分割領域において、振動子位置２１ａを中心とする半径方向の代表となる一方向（角度代表方向）を定める。この角度代表方向の定め方は特に限定されないが、図１１に示すように、分割領域Ｄ_４における角度代表方向は、分割領域Ｄ_４の分割領域Ｄ_５との境界に沿った方向Ｗｄ_４であってよい。また、図１１に示すように、分割領域Ｄ_４における角度代表方向は、分割領域Ｄ_４の角度代表距離が最大となる方向Ｗｄ_４ａであってもよい。そして、角度代表距離算出部３６Ｂｂは、この方向Ｗｄ_４又は方向Ｗｄ_４ａの描出領域の輪郭線と振動子位置２１ａとの距離である角度代表距離Ｌｄ_４又は角度代表距離Ｌｄ_４ａを算出する。

その後、実施の形態の場合と同様に、制御部３８は、超音波振動子２１が各分割領域で観測する深度が、算出された各分割領域の角度代表距離と一致するように制御を行う。すなわち、制御部３８は、距離算出部３６Ｂが算出した角度代表距離に基づいて超音波振動子２１が送信する超音波のパルス繰り返し周波数を変更する。すると、術者は、スクロール操作によって、より深度が深い部位を観察する場合でも、手動で深度を変更する必要がない。さらに、各分割領域について、必要な深度のみ観察する構成であるから、各分割領域で一律の深度を観測する場合よりも、超音波画像のフレームレートの低下を抑制することができる。

以上説明したように、実施の形態の変形例２に係る超音波観測装置３Ｂは、ラジアル型の超音波内視鏡を用いた超音波観測システムにおいて、術者が所望の領域の画像を表示させる操作を行う場合にフレームレートの低下を抑制し、かつ術者の負担を軽減することができる超音波観測装置である。

なお、上記実施の形態では、制御部３８が距離算出部３６の算出した距離に基づいて超音波振動子２１が送信する超音波のパルス繰り返し周波数を変更する構成について説明したが、これに限られない。制御部３８は、距離算出部３６が算出した距離に基づいて超音波振動子２１が送信する超音波の周波数を変更する構成であってよい。送信する超音波の周波数が高いほど、より解像度が高い超音波画像を得ることができるが、周波数が高いほど減衰の影響を受けやすい。そのため、距離算出部３６が算出した距離に基づいて、制御部３８が距離算出部３６の算出した距離が小さいほど、超音波振動子が送信する超音波の周波数を高くする制御を行うことにより、減衰の影響を受けない範囲で解像度が高い超音波画像を得ることができる。

さらに、制御部３８は、距離算出部３６の算出した距離が所定の値より大きい音線方向のみで超音波振動子２１が超音波を送信するように制御してもよい。この制御により、術者が必要とする部分のみを表示装置４に表示させ、さらに超音波画像のフレームレートを向上させることができる。

また、上記実施の形態では、各音線方向に１方向ずつ順番に超音波を送受信する構成を前提として説明したが、これに限られない。超音波振動子２１は、制御部３８による制御により、任意の２方向の音線方向に同時に超音波を送信するデュアル送信を行う構成であってよい。この２方向は、超音波振動子２１を介して反対側にあると互いの超音波の干渉によるノイズを低減させることができる。さらに、この２方向が超音波振動子２１の中心を介して対向する２方向であると、互いの超音波の干渉により超音波画像にノイズが生じることがない。デュアル送信を行うことにより、超音波画像のフレームレートをさらに向上させることができる。

また、上記実施の形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

１、１Ａ、１Ｂ 超音波観測システム
２ 超音波内視鏡
３、３Ａ、３Ｂ 超音波観測装置
４ 表示装置
２１ 超音波振動子
２１ａ 振動子位置
３１ 送受信部
３２ 信号処理部
３３ 画像生成部
３４ フレームメモリ
３５ 描出領域設定部
３６、３６Ａ、３６Ｂ 距離算出部
３６ａ 音線数算出部
３６Ａａ 領域数算出部
３６Ａｂ 領域代表距離算出部
３６ｂ 音線距離算出部
３６Ｂａ 角度分割部
３６Ｂｂ 角度代表距離算出部
３７ 入力部
３８ 制御部
３９ 記憶部
Ａ_１、Ａ_２ 領域
Ｄ_１、Ｄ_２、Ｄ_３、Ｄ_４、Ｄ_５、Ｄ_ｎｄ−１、Ｄ_ｎｄ 分割領域
Ｆ_１、Ｆ_２、Ｆ_３、Ｆ_ｎｆ−１、Ｆ_ｎｆ 領域
Ｏ_１ 観測範囲
Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３、Ｌ_ｎｓ−１、Ｌ_ｎｓ 距離
Ｌｓ_１、Ｌｓ_２、Ｌｓ_３、Ｌｓ_ｎｓ−１、Ｌｓ_ｎｓ 音線距離
Ｌｄ_４、Ｌｄ_４ａ 角度代表距離
Ｌｆ_３、Ｌｆ_３ａ 領域代表距離
Ｗｄ_４、Ｗｄ_４ａ、Ｗｆ_３、Ｗｆ_３ａ 方向

Claims (15)

1. 観測対象へ複数の音線方向に沿って放射状に超音波を送信し、前記観測対象で反射された前記超音波を受信するラジアル型の超音波振動子が受信した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
   前記超音波画像に対する描出領域の入力操作に基づく信号を受け付ける入力部と、
   前記入力部が受け付けた前記信号に応じて前記描出領域を設定する描出領域設定部と、
   前記描出領域設定部により設定された前記描出領域の輪郭線と前記画像生成部が生成した前記超音波画像上における前記超音波振動子の位置である振動子位置との距離であって、前記振動子位置を中心とする所定の半径方向の距離を算出する距離算出部と、
   前記距離算出部が算出した前記距離に基づいて、前記超音波振動子の駆動を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする超音波観測装置。
2. 前記距離算出部は、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域の前記輪郭線と前記振動子位置との前記音線方向ごとにおける距離を算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
3. 前記距離算出部は、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域を複数の領域に分割し、分割した前記領域ごとに代表する前記半径方向において、前記輪郭線と前記振動子位置との距離を算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
4. 前記距離算出部は、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域を、前記振動子位置を中心として各々が等しい所定の中心角を有する複数の分割領域に分割し、前記分割領域ごとに代表する前記半径方向において、前記輪郭線と前記振動子位置との距離を算出することを特徴とする請求項１に記載の超音波観測装置。
5. 前記制御部は、前記距離算出部が算出した前記距離に基づいて、前記超音波振動子が送信する前記超音波のパルス繰り返し周波数を変更することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の超音波観測装置。
6. 前記制御部は、前記距離算出部が算出した前記距離が小さいほど、前記超音波振動子が送信する前記超音波のパルス繰り返し周波数を大きくするように制御することを特徴とする請求項５に記載の超音波観測装置。
7. 前記制御部は、前記距離算出部が算出した前記距離に基づいて前記超音波振動子が送信する前記超音波の周波数を変更することを特徴とする請求項２〜６のいずれか１つに記載の超音波観測装置。
8. 前記制御部は、前記距離算出部が算出した前記距離が小さいほど、前記超音波振動子が送信する前記超音波の周波数を高くすることを特徴とする請求項７に記載の超音波観測装置。
9. 前記入力操作は、前記描出領域をスクロールするスクロール操作であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１つに記載の超音波観測装置。
10. 前記超音波振動子は、前記超音波振動子の中心を介して対向する２方向に同時に前記超音波を送信することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１つに記載の超音波観測装置。
11. 前記制御部は、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域に対応する前記超音波画像のデータ信号を表示装置に出力することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１つに記載の超音波観測装置。
12. 超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動方法であって、
    画像生成部が、観測対象へ放射状に超音波を送信し、前記観測対象で反射された前記超音波を受信するラジアル型の超音波振動子が受信した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成ステップと、
    入力部が、前記超音波画像に対する所望の描出領域の入力操作に基づく信号を受け付ける入力ステップと、
    描出領域設定部が、前記入力部が受け付けた前記信号に応じて前記描出領域を設定する描出画像設定ステップと、
    距離算出部が、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域の輪郭線と前記画像生成部が生成した前記超音波画像上における前記超音波振動子の位置である振動子位置との前記振動子位置を中心とする半径方向の距離を算出する距離算出ステップと、
    制御部が、前記距離算出部が算出した前記距離に基づいて前記超音波振動子の駆動を制御する制御ステップと、
    を含むことを特徴とする超音波観測装置の作動方法。
13. 超音波信号に基づいて超音波画像を生成する超音波観測装置の作動プログラムであって、
    画像生成部が、観測対象へ放射状に超音波を送信し、前記観測対象で反射された前記超音波を受信するラジアル型の超音波振動子が受信した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成手順と、
    入力部が、前記超音波画像に対する所望の描出領域の入力操作に基づく信号を受け付ける入力手順と、
    描出領域設定部が、前記入力部が受け付けた前記信号に応じて前記描出領域を設定する描出画像設定手順と、
    距離算出部が、前記描出領域設定部により設定された前記描出領域の輪郭線と前記画像生成部が生成した前記超音波画像上における前記超音波振動子の位置である振動子位置との前記振動子位置を中心とする半径方向の距離を算出する距離算出手順と、
    制御部が、前記距離算出部が算出した前記距離に基づいて前記超音波振動子の駆動を制御する制御手順と、
    を前記超音波観測装置に実行させることを特徴とする超音波観測装置の作動プログラム。
14. 観測対象へ放射状に超音波を送信し、前記観測対象で反射された超音波を受信するラジアル型の超音波振動子と、
    前記超音波振動子が受信した超音波信号に基づいて超音波画像を生成する画像生成部と、
    前記画像生成部が生成した前記超音波画像を表示する表示装置と、
    前記超音波画像に対する所望の描出領域の入力操作に基づく信号を受け付ける入力部と、
    前記入力部が受け付けた前記信号に応じて前記描出領域を設定する描出領域設定部と、
    前記描出領域設定部により設定された前記描出領域の輪郭線と前記画像生成部が生成した前記超音波画像上における前記超音波振動子の位置である振動子位置との前記振動子位置を中心とする半径方向の距離を算出する距離算出部と、
    前記距離算出部が算出した前記距離に基づいて前記超音波振動子の駆動を制御する制御部と、
    を備えたことを特徴とする超音波観測システム。
15. 前記描出領域の輪郭線と前記表示装置の画面の輪郭とが一致することを特徴とする請求項１４に記載の超音波観測システム。

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